(57)【要約】【課題】  フッ素系の冷媒を循環させて熱交換器で冷却する冷却システムでは、室温の冷媒を熱交換器によって０°C以下の低温にした場合、この冷媒から水が析出し氷になるが、この氷によって流量調整弁等の機器に氷詰まりが起きないようにした機構を備えた冷却システムを提供する。【解決手段】  低温タンク４に貯留されたフッ素系の冷媒Ｗを冷凍機２の熱交換器３で冷却し、該冷却した冷媒を流量調整弁６を介して低温タンク４に戻すようにした冷却システムにおいて、流量調整弁６の弁座６ｆ部分を加熱するヒータHを設け、該ヒータHは流量調整弁６のケーシング６ａの内周側に突出して形成した弁座６ｆに対向したケーシング６ａの外周面にコイル状に巻回して取り付けられている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒タンクに貯留された表面張力の小さいフッ素系の冷媒を冷凍機の熱交換器で冷却し、該冷却した冷媒を流量調整弁等の機器を介して前記冷媒タンクに戻すようにした冷却システムにおいて、前記流量調整弁等の機器の弁座部分を加熱するヒータを設けたことを特徴とする冷却システム
【請求項２】
前記ヒータは、一定間隔毎に一定時間通電できるようにした請求項１に記載の冷却システム。
【請求項３】
前記冷媒タンク内の冷媒の温度を検出する温度センサーを設け、該温度センサーが検出した温度に基づいて前記ヒータに通電するようにした冷却システム。
【請求項４】
前記弁座部分を該流量調整弁等の機器の金属製の材料からなるケーシングと一体に形成し、前記ヒータを前記弁座部分に対向するケーシングの外周に巻回して設けた請求項１〜４のいずれかに記載の冷却システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チラーユニット等の冷却システムに関し、特に、ガルデン（商品名、以下、同様）、フロリナート（商品名、以下、同様）等のフッ素の表面張力の小さい室温の冷媒を０°C以下の低温にしたとき、この冷媒から析出される氷によって、流量調整弁等の機器が氷詰まりを起こさないようした冷却システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガルデン、フロリナート等の表面張力の小さいフッ素系の冷媒は、例えば、半導体素子の電気試験(機能試験)等に使用されるプローバの温度を制御する冷却液等に用いられている。ＩCなど、ほとんどの半導体素子はシリコンウエハー上に作られており、１つの機能を持った半導体素子は、シリコンウエハーから切り出される前または後あるいは前後ともに、最終的な電気試験（機能試験）が行われ、その特性が計られ、良否の判定が行われている。この試験では、ウエハーの移動と、加熱・冷却の温度調節を行うプローバと呼ばれる装置が使われている。プローバ内部には３次元方向に精密に移動可能なテーブル（Ｘ―Ｙ―Zテーブル）があり、このテーブルには、テストするウエハーを把持するチャックが取り付けられている。このプローバは、テストするウエハーの温度を、例えば−７０°C〜２００°Cの範囲で設定できるようになっている。
【０００３】
このプローバの設定温度の制御は、電気ヒータによるチャックの加熱と、冷却液によるチャックの冷却とによって行われている。このチャックを加熱・冷却する従来のシステムの一例を図３の冷却システムのフロー図に基づいて説明する。図３において、Cはチラーユニットであり、Ｐはプローバである。なお、図３では、説明の都合上、チラーユニットCや冷凍機２やプローバＰのケーシングなどは２点鎖線で示し、低温タンク４や常温タンク８などはタンクの内部が見える形で記載してある。
【０００４】
チラーユニットＣは、その筺体１内に、熱交換器３を備えた冷凍機２と、冷却液としてガルデン、フロリナート等のフッ素系の表面張力の小さい冷媒Ｒが貯留される断熱性の低温タンク４と、この冷媒Ｒを循環させる循環ポンプ５と、熱交換器３で冷却される低温冷媒の流量を制御する流量調整弁６と、低温タンク４内の冷媒Ｒの温度を検出する温度センサー７と、低温タンク４に冷媒を補給する常温タンク８と、常温タンク８の冷媒を低温タンク４に補給する補給ポンプ９とを備えている。なお、低温タンク４と常温タンク８は、それぞれ冷媒タンクとして総称されるものである。
【０００５】
熱交換器３は、二重管（図示せず）から構成されており、その内管の中を冷凍機２の冷媒が流れ、内管と外管との間に形成される流路に低温タンク４からの冷媒が流れるようになっている。二重管からなる熱交換器３は、内管と外管との間に冷却フィンを設けたものであってもよいし、冷却フィンを設けないものであってもよい。また、低温タンク４からの冷媒を内管の中へ、内管と外管との間に形成される流路に冷凍機２からの冷媒が流れるようにしてもよい。
【０００６】
低温タンク４と常温タンク８は、密閉あるいはほぼ密閉に構成されており、それぞれ上部に大気に開放する大気開放チューブ１０，１１が設けられている。この大気開放チューブ１０，１１は、低温タンク４や常温タンク８の液面が上昇や下降して、低温タンク４や常温タンク８内に圧力の変動が生じたとき、その圧力の変動を吸収するようになっている。また、低温タンク４には、常温タンク８に接続するオーバフロー管１２が設けられている。低温タンク４内の冷媒Ｒが不足した場合には、補給ポンプ９を駆動し、常温タンク８内の冷媒を補給ホース９ａを通して低温タンク４に供給するようになっている。なお、４ａは低温タンク４の冷媒液面，８ａは常温タンク８の冷媒液面を示す。
【０００７】
循環ポンプ５は、そのポンプ部が、低温タンク４に貯留された冷媒Ｒの中に位置し、駆動部が低温タンク４の外側に位置するように低温タンク４に取り付けられている。循環ポンプ５の吸入口（図示せず）は、低温タンク４内に開口し、その吐出口５ａは、冷媒循環ホース１３（往き管）によって熱交換器入口３ａに接続されるとともに、冷媒循環ホース１３から分岐した冷却液供給ホース１５によって後述するプローバＰに接続されている。
【０００８】
流量調整弁６は、図６に示すように、ステンレス製のケーシング６ａの上部に駆動部６ｂを有し、その下部に弁部を有している。この弁部は、ケーシング６ａの底部に開口する冷媒入口６ｃと、冷媒入口６ｃより上方でケーシング６ａの側面に開口する冷媒出口６ｄと、冷媒入口６ｃと冷媒出口６ｄを連通する冷媒流路６ｅと、冷媒流路６ｅの途中に形成したケーシング６ａと一体の弁座６ｆと、弁座６ｆの下部に配置され、弁座の６ｆの下方から弁座６ｆに離接して冷媒流路６ｅを開閉する樹脂製の弁体６ｇから構成されている。弁体６ｇは、弁棒６ｈによって駆動部６ｂに連結されるとともに、その下方から復帰スプリング６ｉによって弁座６ｆ側に付勢されている。また、弁体６ｇは、ケーシング６ａの底部から突接されたガイド部材６ｊによって案内されるようになっている。なお、図６の６ｋはケーシング６ａに設けた断熱材である。
【０００９】
このように構成された流量調整弁６は、駆動部６ｂが低温タンク４の外部に位置し、弁部が低温タンク４内に位置するように低温タンク４に取り付けられている。また流量調整弁６の冷媒入口６ｃは低温タンク４内の冷媒液面４ａより下方に位置し、その冷媒出口６ｄは冷媒液面４ａより上方に位置する。この流量調整弁６の冷媒入口６ｃは、継手１４ａを介して、熱交換器出口３ｂに接続された冷媒循環ホース１４（戻り管）に接続されている。流量調整弁６の冷媒出口６ｄは、低温タンク４内に開口している。
【００１０】
冷媒循環ホース１３、１４は、ＳＵＳ等の材料から形成されており、低温タンク４から上方に立ち上がり、次いでほぼ水平に延びて熱交換器３に接続するようにチラーユニットの筺体１の中に配管されている。なお、図３において、２ａは、冷媒循環ホース１３用に冷凍機２の外壁に設けた管継手であり、２ｂは、同様に、冷媒循環ホース１４用に冷凍機２の外壁に設けた管継手である。また、４ｂは、冷媒循環ホース１３用に低温タンク４の外壁に設けた管継手であり、４ｃは、冷媒循環ホース１４用に低温タンク４の外壁に設けた管継手である。
【００１１】
プローバＰは、３次元方向に精密に移動可能なテーブルすなわちＸ―Ｙ―Zテーブル（図示せず）と、このテーブルに取り付けられ、テストするウエハーを把持するチャック１７と、チャック１７の温度を検出する温度センサー１８と、チャック１７を加熱するヒータ１９と、冷却液によってチャック１７を冷却する冷却部２０とを備えている。
【００１２】
冷却部２０は、その冷却液入口（図示せず）がチャック接続ホース２１（往き管）に接続され、その冷却液出口（図示せず）がチャック接続ホース２２（戻り菅）に接続されている。さらに、チャック接続ホース２１は、冷却液循環ポンプの吐出口４ａに接続する冷却液供給ホース１５（往き管）に継手２３を介して接続され、チャック接続ホース２２は、低温タンク４に連通する冷却液供給ホース１６（戻り菅）に継手２３を介して接続されている。チャック接続ホース２１，２２は、プローバＰのテーブルの移動に追随できるようにテフロン（登録商標）樹脂等の可撓性の材料から形成されている。冷却液供給ホース１５，１６は、ＳＵＳ等の材料によって形成されている。なお、図３において、４ｄは冷却液供給ホース１６用に低温タンク４の外壁に設けた継手である。
【００１３】
このように構成されたシステムでは、チャック１７の設定温度、すなわちプローバＰの設定温度が例えば約４０°Ｃ以上の場合は、ヒータ１９のみによって、チャック１７の温度制御が行われ、それ未満の場合は、ヒータ１９と冷却部２０とによってチャック１７の温度制御が行われる。ヒータ１９のみによって温度制御を行う場合には、プローバPに設けた温度センサー１８でチャック１７の温度を検出し、チャック１７の温度が設定温度になるようにヒータ１９を制御する。
【００１４】
ヒータ１９と冷却部２０とでチャック１７の温度制御を行う場合には、冷凍機２と循環ポンプ５を運転する。循環ポンプ５によって吸引された低温タンク４内の冷媒Ｒは、冷媒循環ホース１３を通って冷凍機２に設けた熱交換器３に供給されると同時に、冷却液供給ホース１５及びチャック接続ホース２１を通ってプローバＰに設けたチャック１７の冷却部２０に供給される。低温タンク４から熱交換器３に供給された冷媒は、熱交換器３で冷却された後、冷媒循環ホース１４、流量調整弁６を通って低温タンク４内に戻される。他方、チャック１７の冷却部２０に冷却液として供給された冷媒は、チャック１７を冷却した後、チャック接続ホース２２及び冷却液供給ホース１６を通って低温タンク４内に戻される。
【００１５】
この時、流量調整弁６は、例えば５秒おきに出される開指令に基づいて開閉するようになっており、この開指令によって、駆動部６ｂは、復帰スプリング６ｉの付勢に抗して弁体６ｇが弁座６ｆから離れて所定時間冷媒流路６ｅを開くように弁体６ｇを駆動する。冷媒流路６ｅが開かれると、熱交換器３で冷却された低温冷媒が冷媒出口６ｄを通って低温タンク４内に供給される。所定時間が経過すると、駆動部６ｂによって弁体６ｇが駆動されなくなるので、図４に示すように、弁体６ｇは、復帰スプリング６ｉの付勢力によって復帰して冷媒流路６ｅを閉じるようになる。流量調整弁６は、このような開閉を繰り返し、低温タンク４内の冷媒Ｒの温度がチャック１７の設定温度に対応した温度になるように、熱交換器３で冷却された冷媒を低温タンク４に供給する。弁体６ｇが開かれている時間、すなわち、開を維持する時間は、プローバPの設定温度に対応しており、プローバＰの設定温度が高いほどその時間は短くなる。低温タンク４内の冷媒Ｒの温度は、温度センサー７によって監視されている。
【００１６】
このように温度調整された低温タンク４内の冷媒Ｒを冷却液としてチャック１７に供給することによって、プローバの設定温度を維持する。同時に、温度センサー１８でチャック１７の温度を検出し、検出したチャック１７の温度が設定温度より低い場合には、設定温度になるようにヒータ１９を運転する。
【００１７】
冷媒循環装置に関連する先行技術文献として次の特許文献１があり、半導体検査装置に関連する先行技術文献として次の特許文献２，３がある。
【特許文献１】特開平２００３−１４８８５２号公報
【特許文献２】特開平２−１４７９７３号公報
【特許文献３】特開平２−１４７９７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
前述のように構成された冷却システムにおいて、低温タンク４の冷媒温度が室温程度になる条件でシステムを運転しているとき、低温タンク４内の冷媒温度が異常に低下し、チャック１７の設定温度を維持するのが困難になるという現象が生じた。発明者らが、その原因を分析したところ、図７に示すように、流量調整弁６への氷Kの詰まりが生じており、この氷Kの詰まりによって流量調整弁６の閉動作が妨げられ、熱交換器３で冷却された低温冷媒が流量調整されないまま低温タンク４に流れ込み、低温タンク４内の冷媒Ｒが冷却されすぎていることが分かった。
【００１９】
さらに、この現象を分析したところ、この流量調整弁６への氷Kの詰まりは、次のように生じていることが分かった。例えば、図５に示すように、プローバＰの設定温度Ｔ０を３０°Ｃに設定して冷却システムを運転した場合、チャック１７には、約２７°Ｃ（＝Ｔ２）の冷媒を冷却液として供給する必要がある。一方、低温タンク４から熱交換器３に供給された冷媒は、熱交換器３で約−７５°Ｃ（＝Ｔ３）まで冷却され、冷媒循環ホース１４を通って約−７０°Ｃ（＝Ｔ４）の温度となって低温タンク４に戻される。流量調整弁６は、プローバＰに２７°Ｃ（＝Ｔ２）の冷却液を供給するため、低温タンク４内の冷媒温度Ｔ１を約２３°Ｃに維持するように熱交換器３に供給される冷媒の流量を調整している。
【００２０】
ところで、ガルデンやフロリナート等の表面張力の小さいフッ素系の冷媒は、室温状態では、空気から水分を吸収しやすいという性質を持っており、前述したように低温タンク４内の冷媒温度を約２３°Ｃの室温程度に維持したとき、低温タンク４内に存在する湿った空気から水分を吸収するようになる。この低温タンク４内で水分を吸収した室温の冷媒が、前述したように熱交換器３で０°Ｃ以下の低温に冷却されると、冷媒から水が析出し、この水は熱交換器３で冷却されて氷になる。この氷は、冷却された低温冷媒とともに冷媒供給ホース１４を流れて流量調整弁６に運ばれることがある。特に、フィンを備えていない二重管から構成された熱交換器３の場合、流量調整弁６に運ばれる氷の量が多いことが分かった。
【００２１】
氷を含んだ低温冷媒Ｒ１が流量調整弁６に運ばれると、図７に示すように、流量調整弁６の開時に、弁座６ｆと弁体６ｇの間に氷Kが噛み込みんで、弁座６ｆと弁体６ｇが凍りつき、弁体６ｇの復帰が妨げられるという流量調整弁６の異常を起こすことがある。このような異常が発生すると、熱交換器３で冷却された約−７０°Ｃ（＝Ｔ４）の氷を含んだ低温冷媒Ｒ１が流量調整されずに低温タンク４にそのまま流れ込むため、低温タンク４内の冷媒温度Ｔ１が前述したように約２３°Ｃより大きく低下して、プローバＰの設定温度を３０°Ｃに制御できなくなる。
【００２２】
また、氷を含んだ低温冷媒Ｒ１が流量調整弁６に運ばれて弁座６ｆと弁体６ｇの間を流れるとき、弁座６ｆと弁体６ｇが直接凍りつき、弁体６ｇが弁座６ｆに着座したまま、弁体６ｇの開閉ができないという流量調整弁６の異常を起こすことも考えられる。このような異常が発生すると、熱交換器３で冷却された冷媒が低温タンク４に供給されず、逆に、低温タンク４内の冷媒温度Ｔ１が約２３°Ｃより大きく上昇して、プローバＰの設定温度を３０°Ｃに制御できなくなる。
【００２３】
なお、フッ素系の冷媒に含まれる水分の影響を排除するため、フッ素系の冷媒に含まれる水分を水の状態で吸収するフィルタが存在するが、水を吸収するフィルタの場合、水を吸収したフィルタを水のない状態に再生することが困難であり、フィルタの交換が必要となるため、メンテナンスが容易でないという問題がある。
【００２４】
本発明の課題は、ガルデンやフロリナート等の表面張力の小さいフッ素系の冷媒を循環させて熱交換器で冷却する冷却システムにおいて、室温の冷媒を熱交換器によって０°C以下の低温にした場合、この冷媒から水が析出し氷になるが、この氷によって流量調整弁等の機器に氷詰まりが生じたとき、この氷詰まりを解消できる冷却システムを提供することにある。特に、流量調整弁等の機器を加熱することにより、流量調整弁等の機器に付着した氷を除去できるという新たな知見に基づいて、流量調整弁等の機器の氷詰まり等を解消した冷却システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
本発明の課題を解決するための手段は、特許請求の範囲の請求項１（以下、「請求項１」などという）のように、冷媒タンクに貯留された表面張力の小さいフッ素系の冷媒を冷凍機の熱交換器で冷却し、該冷却した冷媒を流量調整弁等の機器を介して前記冷媒タンクに戻すようにした冷却システムにおいて、前記流量調整弁等の機器の弁座部分を加熱するヒータを設けたことにある。
【００２６】
請求項１の構成によれば、冷媒タンク内の室温の冷媒を熱交換器で０°C以下の低温になるようにシステムを運転したとき、熱交換器内において冷媒から水が析出し氷になり、この氷は冷却された冷媒とともに流量調整弁等の機器に運ばれ、流量調整弁等の機器に氷詰まり等を生じさせるおそれがあるが、流量調整弁等の機器の弁座部分をヒータによって加熱することによって流量調整弁等の機器に生じた氷詰まり等を解消する。
【００２７】
また、前記課題を解決するため、請求項２のように、請求項１の冷却システムにおいて、前記ヒータを一定間隔毎に一定時間通電できるようにした構成とするとよい。
【００２８】
請求項２の構成によれば、冷媒タンク内の室温の冷媒を熱交換器で０°C以下の低温になるようにシステムを運転するときには、ヒータを一定間隔毎に一定時間通電するように設定しておくことによって、定期的に流量調整弁等の機器の弁座部分を加熱することができるので、流量調整弁等の機器に生じた氷詰まり等が生じていても、自動的にその氷詰まり等を解消する。
【００２９】
また、前記課題を解決するため、請求項３のように、請求項１の冷却システムにおいて、前記冷媒タンク内の冷媒の温度を検出する温度センサーを設け、該温度センサーが検出した温度に基づいて前記ヒータに通電する構成にしてもよい。
【００３０】
請求項３の構成によれば、温度センサーによって冷媒タンク内の冷媒温度を監視し、その冷媒温度が異常な値となったとき、ヒータに通電して流量調整弁等の機器の弁座部分を加熱し、流量調整弁等の機器に生じた氷詰まり等を解消する。なお、ヒータへの通電は、手動で行ってもよいし、温度センサーが検出する冷媒温度に連動して自動的に通電するようにしてもよい。
【００３１】
さらに、前記課題を解決するため、請求項４のように、請求項１〜３のいずれかの冷却システムにおいて、前記弁座部分を該流量調整弁等の機器の金属製の材料からなるケーシングと一体に形成し、前記ヒータを前記弁座部分に対向するケーシングの外周に巻回して設けるように構成するとよい。
【００３２】
請求項４の構成によれば、流量調整弁等の機器のケーシングと弁座部分を金属製の材料から一体に形成したので、ケーシングの外周をヒータで加熱すれば、その熱が弁座部分に容易に伝わり、流量調整弁等の機器に生じた氷詰まり等を解消することができる。したがって、ヒータは流量調整弁等の機器のケーシングの外周に巻回するだけでよいので、ヒータの構成を簡略化でき、ヒータの取り付けも容易になる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、冷媒タンクに貯留された水分を吸収しやすい冷媒を冷凍機に備えた熱交換器に供給して冷却し、該冷却した低温冷媒を流量調整弁等の機器を介して冷媒タンクに戻すようにした冷却システムにおいて、流量調整弁等の機器の弁座部分を加熱するヒータを設けたので、冷媒タンク内の室温の冷媒を熱交換器で０°C以下の低温になるようにシステムを運転したとき発生する氷が流量調整弁等の機器の弁座部に凍りつき氷詰まりが生じても、ヒータを加熱することによって、凍りついた氷を即座に取り除くことができ、冷却システムの運転が不安定になるのを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、本発明の冷却システムの第１の実施の形態を図１，２に基づいて説明する。図１は、ヒータを備えた流量調整弁を配置した冷却システムのフロー図であり、図２は、ヒータを備えた流量調整弁の概略図である。なお、図１中において、図３と同一の符号を付した部材は、特段の説明がない限り図３に示した部材と同一構成であり、同一構成については、前述した図３の説明を援用し、その詳細な説明は省略する。
【００３５】
図１において、Ｃはチラーユニットであり、チラーユニットの筺体１内には、熱交換器３を備えた冷凍機２と、冷却液としてガルデン、フロリナート等の表面張力の小さいフッ素系の冷媒Ｒを貯留する密閉あるいはほぼ密閉された断熱性の低温タンク４と、低温タンク４に取り付けられて、冷媒を循環させる循環ポンプ５と、低温タンク４に取り付けられて、熱交換器３で冷却された低温冷媒の流量を制御する流量調整弁６と、低温タンク４内の冷媒の温度を検出する温度センサー７と、冷媒を低温タンク４に補給する密閉あるいはほぼ密閉された常温タンク８と、常温タンク８の冷媒を低温タンク４に補給ホース９ａを通して送る補給ポンプ９とを備えている。流量調整弁等の機器である流量調整弁６には、後述するように、流量調整弁６に生じる氷詰まり等を解消するため、流量調整弁６の弁部を加熱するヒータＨが取り付けられている。１０は低温タンク４の上部に設けた大気開放チューブ，１１は常温タンク８の上部に設けた大気開放チューブであり、１２はオーバフロー管である。
【００３６】
循環ポンプ５の吸入口(図示せず)は、低温タンク４内に開口し、その吐出口５ａは、冷媒循環ホース１３（往き管）によって熱交換器入口３ａに接続されるとともに、冷媒循環ホース１３から分岐した冷却液供給ホース１５（往き管）によって後述するプローバＰに接続されている。
【００３７】
プローバＰは、Ｘ―Ｙ―Zテーブル（図示せず）と、このテーブルに取り付けられ、テストするウエハーを把持するチャック１７と、チャック１７の温度を検出する温度センサー１８と、チャック１７を加熱するヒータ１９と、冷却液によってチャック１７を冷却する冷却部２０とを備えている。冷却部２０は、その冷却液入口（図示せず）がチャック接続ホース２１（往き管）に接続され、その冷却液出口（図示せず）がチャック接続ホース２２（戻り菅）に接続されている。さらに、チャック接続ホース２１は、冷却液循環ポンプの吐出口４ａに接続する冷却液供給ホース１５（往き管）に継手２３を介して接続され、チャック接続ホース２２は、低温タンク４に連通する冷却液供給ホース１６（戻り菅）に継手２３を介して接続されている。チャック接続ホース２１，２２は、プローバＰのテーブルの移動に追随できるようにテフロン（登録商標）樹脂等の可撓性の材料から形成されている。
【００３８】
図２に、弁座部分を加熱するヒータＨを取り付けた流量調整弁の一例を示す。なお、図２において、図４と同一の符号を付した部材は、特段の説明がない限り図４に示した部材と同一構成であり、同一構成については、前述した図４の説明を援用し、その詳細な説明は省略する。
【００３９】
流量調整弁６は、ケーシング６ａの上部に駆動部６ｂを有し、その下部に弁部を有している。この弁部は、ケーシング６ａの底部に開口する冷媒入口６ｃと、冷媒入口６ｃより上方でケーシング６ａの側面に開口する冷媒出口６ｄと、冷媒入口６ｃと冷媒出口６ｄを連通する冷媒流路６ｅと、冷媒流路６ｅの途中に形成した弁座６ｆと、弁座６ｆの下部に配置され、弁座の６ｆの下方から弁座６ｆに離接して冷媒流路６ｅを開閉する弁体６ｇから構成されている。流量調整弁６のケーシング６ａと弁座６ｆは、ステンレス等の金属製の材料から一体に形成され、弁体６ｇは、ベアリー（商品名）等の樹脂製の材料から形成されている。弁体６ｇは、弁棒６ｈによって駆動部６ｂに連結されるとともに、その下方から復帰スプリング６ｉによって弁座６ｆ側に付勢されている。また、弁体６ｇは、ケーシング６ａの底部から突接されたガイド部材６ｊによって案内されるようになっている。なお、図６の６ｋはケーシング６ａに設けた断熱材である。
【００４０】
弁座６ｆ部分を加熱するヒータＨは、線状の加熱部材から構成されており、ケーシング６ａの内周から突出して形成された弁座６ｆに対向したケーシング６ａの外周にコイル状に巻回して取り付けられている。ヒータＨの幅は、弁座６ｆの厚さよりやや大きくされている。ヒータHの容量は、冷却システム毎に適宜選定されるが、例えば、弁座６ｆを短時間で、約２０°Ｃまで加熱できるようなものが採用される。
【００４１】
ヒータＨへの通電は、適宜の手段で行うことができる。例えば、ヒータＨへの通電を一定間隔毎に一定時間行うようにした手段が採用できる。この場合、冷媒タンク４内の室温の冷媒Ｒを熱交換器３で０°C以下の低温になるようにシステムを運転するとき、この手段を起動しておき、定期的に一定時間流量調整弁６の弁座６ｆ部分を加熱する。なお、通電の間隔や時間は、冷却システム毎に試験を行い、適宜の時間が設定される。
【００４２】
また、ヒータＨへの通電は、冷媒タンク４内の冷媒の温度を検出する温度センサー７が検出した温度に基づいて行うようにしてもよい。この場合、低温タンク４内の冷媒Ｒの温度を温度センサー７で監視し、この温度センサー７で検出した冷媒温度が異常値になったとき、ヒータＨへ通電して、流量調整弁６の弁座６ｆ部分を加熱する。このヒータＨへの通電は、手動で行ってもよいし、温度センサーが検出する冷媒温度に連動して自動的に通電するようにしてもよい。なお、通電時間は、冷却システム毎に試験を行い、適宜の時間が設定される。
【００４３】
このように構成された冷却システムでは、チャック１７の設定温度が例えば約４０°Ｃ以上の場合は、ヒータ１９のみによって、チャック１７の温度制御が行われ、それ未満の場合は、ヒータ１９と冷却部２０とによってチャック１７の温度制御が行われる。ヒータ１９のみによって温度制御を行う場合には、プローバPに設けた温度センサー１８でチャック１７の温度を検出し、チャック１７の温度が設定温度になるようにヒータ１９を制御する。
【００４４】
ヒータ１９と冷却部２０とでチャック１７の温度制御を行う場合には、冷凍機２と循環ポンプ５を運転する。循環ポンプ５によって吸引された低温タンク４内の冷媒Ｒは、冷媒循環ホース１３を介して冷凍機２に設けた熱交換器３に供給されると同時に、冷却液供給ホース１５及びチャック接続ホース２１を介してプローバＰに設けたチャック１７の冷却部２０に供給される。熱交換器３に供給された冷媒は、熱交換器３で冷却された後、冷媒循環ホース１４、流量調整弁６を通って低温タンク４内に戻される。他方、チャック１７の冷却部２０に冷却液として供給された冷媒は、チャック１７を冷却した後、チャック接続ホース２２及び冷却液供給ホース１６を介して低温タンク４内に戻される。
【００４５】
この時、流量調整弁６は、前述したように、例えば５秒おきに出される開指令に基づいて開閉されるようにされており、この開指令によって、駆動部６ｂは、復帰スプリング６ｉの付勢に抗して弁体６ｇが弁座６ｆから離れて所定時間冷媒流路６ｅを開くように弁体６ｇを駆動し、所定時間が経過すると、弁体６ｇは、復帰スプリング６ｉの付勢力によって復帰して冷媒流路６ｅを閉じるようになる。流量調整弁６は、図４に示す正常状態では、このような開閉を繰り返し、低温タンク４内の冷媒Ｒの温度がチャック１７の設定温度に対応した温度になるように、熱交換器３で冷却された冷媒を低温タンク４に供給する。弁体６ｇが開かれている時間、すなわち、開を維持する時間は、チャック１７の設定温度に対応しており、チャックの設定温度が高いほどその時間は短くなる。低温タンク４内の冷媒Ｒの温度は、温度センサー７によって監視されている。
【００４６】
ところで、図１に示すようにプローバＰの設定温度Ｔ０を例えば３０°Ｃに設定し、低温タンク４内の冷媒の温度Ｔ１を約２３°Ｃの室温状態に維持するように冷却システムを運転した場合、低温タンク４や常温タンク８内の湿った空気から水分を吸収した冷媒が、熱交換機３で−７５°Ｃ（＝Ｔ３）に冷却されると、冷媒内の水が析出して氷が発生する。この氷は冷却された冷媒とともに冷媒供給ホース１４を流れて流量調整弁６に運ばれ、前述したように流量調整弁６の弁座６ｆと弁体６ｇとの間に氷詰まり等が生じ、弁体が正常に開閉しないことが起きる。しかしながら、この実施の形態によれば、流量調整弁６に氷詰まり等が生じたときには、ケーシング６ａの外周に巻回されたヒータＨに通電する。ケーシング６ａと弁座６ｆはステンレス等の金属材料で一体に形成されているから、ヒータＨからの熱はケーシング６ａから弁座６ｆに容易に伝わり、弁座６ｆを２０°Ｃ程度に加熱する。この加熱によって弁座６ｆと弁体６ｇとの間の氷が溶かされ、流量調整弁６は正常に開閉できるようになる。
【００４７】
なお、弁座６ｆの加熱によって溶かされた水は、冷媒とともに低温タンク４に回収される。冷媒タンク４に回収した水は、冷媒とは分離して冷媒の上に溜まるので、冷媒を循環させても冷媒と一緒に水が循環することはない。この溜まった水の量が多くなったときには、適宜冷媒タンク４から排出される。
【００４８】
この実施の形態によれば、冷媒タンク４内の室温の冷媒を熱交換器３で０°C以下の低温になるようにシステムを運転したとき、流量調整弁６に氷詰まり等が生じることがあるが、流量調整弁６の弁座６ｆをヒータＨによって加熱することによって流量調整弁６に生じた氷詰まり等を解消し、プローバの設定温度を一定に制御することができる。また、ヒータＨによる加熱は、冷却システムの運転中にも行うことができるので、流量調整弁６の氷詰まりを解消するために冷却システムの運転を中断するも必要もない。
【００４９】
また、ヒータＨへの通電を一定間隔毎に一定時間行うようにしておけば、自動的に流量調整弁６の氷詰まりを解消することができ、手間を省くことができる。さらに、ヒータＨへの通電を、冷媒タンク４内の冷媒の温度を検出する温度センサー７が検出した温度に基づいて行うようにすれば、きめ細かく流量調整弁６の氷詰まりを解消することができる。この場合、温度センサー７が検出する冷媒温度に連動して通電するようにすれば、きめ細かくかつ自動的に流量調整弁６の氷詰まりを解消することができる。
【００５０】
さらに、流量調整弁６のケーシング６ａと弁座６ｆは熱伝導のよいステンレス等の金属製の材料から一体に形成されており、ヒータＨをケーシング６ａの外周に巻きつけて取り付けることができるので、ヒータの構成を簡略化でき、また、ヒータの取り付けも容易になる。
【００５１】
なお、ヒータHは、線状のヒータ部材に限らず、例えば、板状のヒータ部材等、適宜のヒータ部材を採用することができる。また、ヒータ部材を取り付ける位置も、流量調整弁６のケーシング６ａの外周に限らず、例えば、弁座６ｆを樹脂製の材料から形成したような場合には、この樹脂製の弁座６ｆに埋め込むようにしてもよい。さらに、流量調整弁６の弁部を構成する弁体にヒータを設ける構成とすることもできる。
【００５２】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されず種々の設計変更が可能であり、それらはいずれも本発明に含まれる。例えば、本発明の冷却システムは、プローバに使用されるものに限らず、室温にある冷媒を熱交換器で０°Ｃ以下に冷却する必要があるものであればどのような用途のものであってもよい。また、流量調整弁を設けた冷却システムに限らず、熱交換器で発生する氷によって異常を引き起こす機器を設けたものに広く適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の実施の形態に係る冷却システムのフロー図。
【図２】本発明の実施の形態に係るヒータを備えた流量調整弁の概略図。
【図３】従来の冷却システムのフロー図。
【図４】流量調整弁の正常状態を示す概略図。
【図５】従来の冷却システムにおいて、流量調整弁の異常状態を示す概略図。
【符号の説明】
【００５４】
Ｃ                  チラーユニット
Ｐ                  プローバ
Ｈ                  ヒータ
１                  チラーユニット筺体
２                  圧縮機
３                  熱交換器
４                  低温タンク
５                  循環ポンプ
６                  流量調整弁
７                  温度センサー
８                  常温タンク
１０，１１          大気開放チューブ
１３，１４          冷媒循環ホース
１５、１６          冷却液供給ホース
１７                チャック
１８                温度センサー
１９                ヒータ
２０                冷却部
２１，２２          チャック接続ホース
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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